JP4961991B2

JP4961991B2 - 車両用周辺監視装置

Info

Publication number: JP4961991B2
Application number: JP2006337499A
Authority: JP
Inventors: 清貴森泉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: JP2008152386A

Description

本発明は、車両周辺の障害物を監視する車両用周辺監視装置に関する。

近年、レーダーやカメラ等の監視手段を用いて、先行車両や停止車両、歩行者等の障害物の存在を監視し、車間距離制御や衝突予測制御等を行なう技術が実用化されている。

こうした技術の応用例として、遠距離用のレーダー装置と近距離用のレーダー装置とを選択的に使用する周辺監視装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、交差点内やカーブ等を走行するときに近距離用のレーダー装置を選択し、それ以外のときに遠距離用のレーダー装置を選択している。
特開２００５−１６５７５２号公報

しかしながら、上記従来の装置では、交差点等において遠距離用のレーダー装置が作動しないため、前方に存在する障害物の存在を検知するのが遅れる場合がある。また、交差点等以外の地点において近距離用のレーダー装置が作動しないため、側方からの車両の飛び出し等を検知するのが遅れる場合がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両周辺の障害物をより適切に監視することが可能な車両用周辺監視装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、自車両前方に延在する所定前方領域内の障害物を監視する前方監視手段と、所定前方領域に比して自車両の側方側に延在する所定前側方領域内の障害物を監視する前側方監視手段と、を備える車両用周辺監視装置であって、交差点付近の所定領域を含む所定警戒領域内を自車両が走行しているか否かを判定する所定警戒領域走行判定手段を備え、所定警戒領域走行判定手段により所定警戒領域内を自車両が走行していると判定された場合には、所定警戒領域走行判定手段により所定警戒領域内を自車両が走行していないと判定された場合に比して、前側方監視手段による障害物の監視を促進することを特徴とするものである。ここで、前方監視手段と前側方監視手段と、は必ずしも別体である必要はない。

この本発明の第１の態様によれば、側方から自車両前方に進入する障害物の存在確率が高いと考えられる所定警戒領域内を自車両が走行していると判定された場合には、所定警戒領域内を自車両が走行していないと判定された場合に比して前側方監視手段による障害物の監視を促進するから、車両周辺の障害物をより適切に監視することができる。

本発明の第１の態様において、所定警戒領域は、事故多発地点を中心とする領域を含んでもよい。

また、本発明の第１の態様は、例えば、所定警戒領域走行判定手段により所定警戒領域内を自車両が走行していると判定された場合には、所定警戒領域走行判定手段により所定警戒領域内を自車両が走行していないと判定された場合に比して、前側方監視手段の出力を大きくすることを特徴とするものである。こうすれば、所定警戒領域内を通過する際以外における電力消費を抑制することができる。

また、本発明の第１の態様は、例えば、所定警戒領域走行判定手段により所定警戒領域内を自車両が走行していると判定された場合には、所定警戒領域走行判定手段により所定警戒領域内を自車両が走行していないと判定された場合に比して、前側方監視手段の感度を高くすることを特徴とするものである。こうすれば、所定警戒領域内を通過する際以外における障害物等の不要な誤検出を抑制することができる。

本発明の第２の態様は、自車両の前側方に存在する障害物を監視する前側方監視手段と、交差点付近の所定領域、及び／又は事故多発地点を中心とする領域を含む所定警戒領域内を自車両が走行しているか否かを判定する所定警戒領域走行判定手段と、を備え、所定警戒領域走行判定手段により所定警戒領域内を自車両が走行していると判定された場合には、所定警戒領域走行判定手段により所定警戒領域内を自車両が走行していないと判定された場合に比して、前側方監視手段による障害物の監視を促進することを特徴とする、車両用周辺監視装置である。

本発明によれば、車両周辺の障害物をより適切に監視することが可能な車両用周辺監視装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る車両用周辺監視装置１について説明する。図１は、車両用周辺監視装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用周辺監視装置１は、主要な構成として、前方レーダー１０と、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂと、周辺監視装置用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、ナビゲーション装置４０と、を備える。なお、本装置の出力を利用して制御を行なうものとして、ＰＣＳ（PreCrush Safety）用ＥＣＵ５０、及びＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）用ＥＣＵ６０を図示する。なお、図中の実線矢印は、有線又は無線通信による主要な情報の流れを示す。

前方レーダー１０及び前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂは、例えば、ミリ波レーダー装置であり、出力したミリ波の反射波が帰ってくるまでの時間、反射波の角度、及び周波数変化を利用して物体（障害物）の距離、方位、速度を検出するための装置である。各レーダーは、このような検出を定期的に行なって、検出した物体に関する情報を、通信回線等を介して周辺監視装置用ＥＣＵ３０に出力する。周辺監視装置用ＥＣＵ３０では、各レーダーから受信した情報に基づいて障害物を監視する。各レーダーの作動に用いられる電力は、例えば、クランクシャフトにベルトを介して連結されたオルタネータの発電する高電圧の電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して低電圧（例えば、１２［Ｖ］等）の電力に変換された後、補機駆動用バッテリに一時的に蓄電されて用いられる。

なお、物体の距離等を検出する手段としては、ミリ波レーダー装置の他に、レーザーレーダーや赤外線レーダー、音波レーダー（ソナー）、ステレオカメラ装置等が考えられる。

図２は、前方レーダー１０及び前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの検出領域の一例を示す図である。前方レーダー１０は、例えばフロントグリル裏に配設され、自車両前方を検出領域（特許請求の範囲における所定前方領域に相当）とする。前側方レーダー２０Ａは、例えばフロントバンパーの右側部に形成された穴部に配設され、自車両の右斜め前方を検出領域（特許請求の範囲における所定前側方領域の一部に相当）とする。前側方レーダー２０Ｂは、例えばフロントバンパーの左側部に形成された穴部に配設され、自車両の左斜め前方を検出領域（特許請求の範囲における所定前側方領域の一部に相当）とする。

図２に示す如く、前方レーダー１０は、主として自車両の前方に存在する障害物（先行車両（自車両の前方を走行する車両であって、自車両と同一車線を同方向に走行する車両）を含む）を監視するためのものであり、前側方レーダー２０Ａ・２０Ｂは、主として交差点等において側方から自車両前方に進入してくる障害物（例えば、割り込み車両や歩行者、自転車等）を監視するためのものである。

周辺監視装置用ＥＣＵ３０は、例えば、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ハードディスクやＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記憶媒体やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。周辺監視装置用ＥＣＵ３０は、前方レーダー１０及び前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの出力制御やオンオフ制御を行なうと共に、前方レーダー１０及び前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂのいずれかが所定閾値以上の強度の反射波を検知した際には、障害物が存在するものと判断し、多重通信線等を介してＰＣＳ用ＥＣＵ５０及びＡＣＣ用ＥＣＵ６０に障害物の位置及び相対速度を出力する。なお、上記多重通信線を介した通信、及び後述する周辺監視装置用ＥＣＵ３０とナビゲーション装置４０との間の通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＢＥＡＮ、ＡＶＣ−ＬＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ等の適切な通信プロトコルを用いて行なわれる。

ＰＣＳ用ＥＣＵ５０は、例えば周辺監視装置用ＥＣＵ３０と同様のハードウエア構成を有するコンピューターユニットである。ＰＣＳ用ＥＣＵ５０は、例えば自車両に対して所定速度以上の相対速度で接近する障害物が、自車両と所定距離以内の範囲に進入した場合に、当該障害物との衝突が不可避であると判断して、種々のプリクラッシュセーフティ制御（衝突予測制御）を行なう。プリクラッシュセーフティ制御としては、例えば、乗員姿勢を適正なものにするためのシートベルト自動巻取り制御や、プリクラッシュ用エアバッグの展開制御（多段式エアバッグの１次展開を含んでよい）、ブレーキ制御、ステアリング制御による障害物回避、ブザー吹鳴等が考えられる。

ＡＣＣ用ＥＣＵ６０は、例えば周辺監視装置用ＥＣＵ３０と同様のハードウエア構成を有するコンピューターユニットである。ＡＣＣ用ＥＣＵ６０は、障害物として検知された先行車両との車間距離を、予め設定された目標車間距離に維持して走行するように、スロットルモータや変速機等の制御を行なう。目標車間距離は、例えば、ユーザーによるハードスイッチやＧＵＩ（Graphical User Interface）の操作、音声入力等によって設定される。

このように、各レーダーが検出した障害物に関する情報は、衝突予測に基づく安全制御や、運転負荷を軽減するための車間距離制御等に用いられる。特に、前方レーダー１０と前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂとを併用することにより、自車両前方の障害物と、交差点等から自車両前方に侵入してくる（飛び出してくる）障害物と、の双方を監視することができ、漏れの少ない車両周辺監視が実現される。

ところが、ミリ波レーダー装置を複数（本実施例では３個）備える場合、その個数に応じて電力消費が増大するという問題が生じ得る。ミリ波レーダー装置の電力消費は、車両のエネルギー消費を考慮する上で無視できない程度に大きいものであるため、エネルギー消費を抑制する観点から何らかの抑制策が望まれる。更に、ミリ波レーダー装置の発熱も、特に渋滞時には無視できないものである。

また、ミリ波レーダー装置を複数備える場合、自車両周辺における種々のノイズ要素により障害物等を誤検出する頻度が高くなるという問題が生じ得る。障害物等の誤検出も、車間距離制御におけるハンチングや、衝突予測制御におけるシートベルト自動巻取り制御又はプリクラッシュ用エアバッグの不要な作動を招くため、抑制すべき問題点である。

これらの問題は、ミリ波レーダー装置の代替手段として、レーザーレーダーや赤外線レーダー、音波レーダー（ソナー）、ステレオカメラ装置等を用いる場合においても、程度の差こそあれ、同様に生じ得る。

そこで、本実施例の車両用周辺監視装置１では、側方から自車両前方に進入する障害物の存在確率が高いと考えられる、所定警戒領域内を自車両が走行しているか否かを周辺監視装置用ＥＣＵ３０において判定し、所定警戒領域内を自車両が走行している場合に前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる検出をより積極的に行なう（促進する）こととした（具体的には、後述する）。こうすることにより、所定警戒領域内を自車両が走行していない場面、すなわち前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる監視の重要性が比較的低いと考えられる場面においては、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる検出をより消極的に行なう（抑制する）こととなる。従って、所定警戒領域内を自車両が走行していない場合における、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの電力消費や障害物等の不要な誤検出を抑制することができる。そして、上記の判定は、ナビゲーション装置４０から入力される情報に基づいて行なわれるものとした。

ナビゲーション装置４０は、主要な構成として、ＧＰＳ受信機４２と、基準局電波受信機４４と、メモリ４６と、ナビゲーションコンピューター４８と、を備える。

ＧＰＳ受信機４２は、ＧＰＳ衛星から衛星の軌道と時刻のデータを含む電波信号を受信する。当該受信されたデータは、ナビゲーションコンピューター４８に送信され、自車両の現在位置の特定に用いられる。基準局電波受信機４４は、DGPS（Diffrential GPS；相対測位方式）やRTK-GPS(Real Time Kinematic GPS；干渉測位方式)に用いられる基準局からの電波を受信する。

メモリ４６は、例えば、ハードディスクやＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体が用いられ、地図情報が記憶されている。当該地図情報は、ノード、及びノードを接続するリンクにより道路形状が表現されている。また、ノードは、交差点等（道路が直交するいわゆる交差点の他、三叉路や五叉路等を含む）を表す交差点ノードと、それ以外の一般ノードと、に分類されて記憶されている。

また、メモリ４６に記憶された地図情報は、車載インターネット設備等により随時更新される事故多発地点の座標を含む。

ナビゲーションコンピューター４８は、ＧＰＳ受信機４２が受信する衛星からの電波信号、及び基準局電波受信機４４が受信する基準局からの電波信号に基づいて、前述したDGPSやRTK-GPS等の方式に基づく補正演算を行ない、自車両の現在位置（緯度、経度、高度）を取得する。DGPSやRTK-GPS等の方式を用いることにより、ＧＰＳ測位の精度が向上し、より精緻な制御を行なうことが可能となる。なお、DGPSやRTK-GPS等の方式を用いない場合、基準局電波受信機４４は不要となるが、ＧＰＳ測位の精度が若干低下することとなる。そして、このように特定される自車両の現在位置から、ユーザーにより入力された目的地に至るまでの推奨経路を生成し、液晶ディスプレイ装置やスピーカー用いた既知の経路案内を行なう。

また、ナビゲーションコンピューター４８は、自車両の現在位置、当該現在位置から所定距離（例えば、数［ｋｍ］）以内に存在する交差点ノードの座標、及び事故多発地点の座標を、定期的に周辺監視装置用ＥＣＵ３０に出力している。

周辺監視装置用ＥＣＵ３０では、交差点ノードの座標付近、及び事故多発地点の座標付近の領域を所定警戒領域とみなし、自車両の現在位置が所定警戒領域内にある場合に、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる検出をより積極的に行なう。所定警戒領域内では、側方の道路からの車両の進入や歩行者の飛び出しが頻繁に生じると考えられるからである。ここで、「付近」とは、例えば、交差点ノード又は事故多発地点の座標を中心とした正方形（又は円状）の領域である（図３（Ａ）参照）。また、進行方向を加味して、車両が当該座標に接近する側が大きくなるような長方形（又は楕円状）の領域であってもよい（図３（Ｂ）参照）。

「前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる検出をより積極的に行なう」ことの具体例としては、（１）ミリ波の出力値を大きくする（作動に伴なう消費電力を増加させる）、（２）障害物が存在するものと判断する際の閾値を小さく変更する（すなわち、感度を高くする）、ことが考えられる。以下では、これらの双方を採用する、すなわち、車両の現在位置が所定警戒領域内にある場合に、ミリ波の出力値を大きくすると共に感度を高くし、自車両の現在位置が所定警戒領域外にある場合に、ミリ波の出力値を小さくすると共に感度を低くするものとして説明する（図４参照）。

図５は、実際の道路における所定警戒領域の一例、及びこれに伴う監視手段の出力及び感度の変化を示す図である。図示する如く、所定警戒領域を自車両が通過する際には、ミリ波の出力値を大きくすると共に感度を高くする制御が行なわれる。これにより、所定警戒領域を車両が通過する際における検出可能領域が拡大すると共に、反射波の強度が大きくなるため、より確実に障害物を検出することができる（上記（１）に起因する）。また、比較的小さい反射波であっても障害物であると判断することとなるため、障害物である可能性がある物体を漏れなく監視することができる（上記（２）に起因する）。

一方、所定警戒領域を自車両が通過する際以外では、ミリ波の出力値を小さくすると共に感度を低くする制御が行なわれる。これらにより、側方から道路に侵入する障害物の存在確率が低いと考えられる場面におけるミリ波レーダー装置の消費電力を減少させると共に、障害物等の不要な誤検出を抑制することができる。

すなわち、本来前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの作動が必要とされる場面においては、これらを積極的に用いることとし、それ以外の場面においては、これらの作動を抑制するのである。従って、側方から道路に侵入する障害物の存在確率に応じた適正な出力及び感度で前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂを作動させることができる。

なお、自車両が所定警戒領域を通過する際であっても、前方レーダー１０による前方監視は何ら変更を伴わずに継続してよい。また、若干の変更（例えば、所定警戒領域内では出力を若干低下させる等）を伴っても構わない。このように前方レーダー１０による前方監視を継続することにより、所定警戒領域内であっても前方に存在する障害物を適切に監視することができる。特に、車間距離制御が行なわれている場合は、所定警戒領域であっても先行車両の存在を継続的に認識する必要があるため、前方レーダー１０による前方監視を継続する意義は大きいものである。

また、所定警戒領域を通過する際以外であっても、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる障害物の検出は、抑制されつつも継続して行なわれるため、例えば、所定警戒領域以外の箇所で障害物が側方から道路に進入して来たような場面（例えば、車庫からの車両の発進や歩行者・自転車の飛び出し等）において、障害物を認識して然るべき制御を行なうことができる。

本実施例の車両用周辺監視装置１によれば、側方から自車両前方に進入する障害物の存在確率が高いと考えられる所定警戒領域内を車両が走行しているか否か、に基づいて前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの作動制御を行なうから、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの電力消費や障害物等の不要な誤検出を抑制しつつ、車両周辺の障害物をより適切に監視することができる。また、自車両が所定警戒領域を通過する際に前方レーダー１０による前方監視を継続するため、前方に存在する障害物を継続的に監視することができる。更に、所定警戒領域を通過する際以外であっても、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる前側方の監視を継続するため、側方から道路に進入する障害物を継続的に監視することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる監視の促進の具体的手法として、ミリ波の出力値を大きくすると共に感度を高くすることを例示したが、単にミリ波の出力値を大きくするものとしてもよいし（図６（Ａ）参照）、単に感度を高くするものとしてもよい（図６（Ｂ）参照）。前者の場合、所定警戒領域を通過する際以外における電力消費を抑制することができる。また、後者の場合、所定警戒領域を通過する際以外における障害物等の不要な誤検出を抑制することができる。

更に、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる監視の促進及び抑制の具体的手法の他の例として、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる検出周期を短く変更することにより、障害物等の検出を積極的に行なうものとしてもよい。例えば、所定警戒領域以外ではＸ［ｓｅｃ］周期で障害物等の検出を行なうが、所定警戒領域では上記Ｘ［ｓｅｃ］よりも短いＹ［ｓｅｃ］周期で障害物等の検出を行なうことが考えられる。このような制御によっても、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの電力消費や障害物等の不要な誤検出を抑制しつつ、車両周辺の障害物をより適切に監視することができる。また、検出周期の変更を上記の出力値や感度の変更と組み合わせてもよい。

また、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる監視の促進及び抑制を一律に行なうものとしたが、道路形状等に応じて個別的に行なうものとしてもよい。例えば、Ｔ字路においては車両が進入してくる側の前側方レーダーによる監視のみを促進したり、事故多発地点においては歩行者が飛び出してくる可能性の高い、歩道側の前側方レーダーによる監視のみを促進したりすることが考えられる。

また、前方レーダー１０、及び前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂは、夫々別体として構成しないものとすることも可能である。例えば、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの検出領域を車両前方にまで至らせるものとし、所定警戒領域を通過する際には検出領域を側方側にシフトすることが考えられる。この際の検出領域を可変にする機構としては、例えば首振り式のレーダー装置等を備えるものとすればよい。

また、制御主体として本装置専用の周辺監視装置用ＥＣＵ３０を備えるものとして説明したが、ナビゲーションコンピューター４８、ＰＣＳ用ＥＣＵ５０、ＡＣＣ用ＥＣＵ６０等の他のＥＣＵ類が本装置の制御主体となる（周辺監視装置用ＥＣＵ３０が他のＥＣＵに統合される）ものとしてもよい。

また、前方レーダー１０を備えず、前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂによる前側方の監視のみを行なうものとしても構わない。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

車両用周辺監視装置１の全体構成の一例を示す図である。前方レーダー１０及び前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの検出領域の一例を示す図である。交差点等、所定警戒領域、自車両の位置関係を示す図である。前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの出力及び感度を変更する具体例を示す図である。実際の道路における所定警戒領域の一例、及びこれに伴う監視手段の出力及び感度の変化を示す図である。前側方レーダー２０Ａ、２０Ｂの出力及び感度を変更する他の例を示す図である。

符号の説明

１車両用周辺監視装置
１０前方レーダー
２０Ａ、２０Ｂ前側方レーダー
３０周辺監視装置用ＥＣＵ
４０ナビゲーション装置
４２ＧＰＳ受信機
４４基準局電波受信機
４６メモリ
４８ナビゲーションコンピューター
５０ＰＣＳ用ＥＣＵ
６０ＡＣＣ用ＥＣＵ

Claims

自車両前方に延在する所定前方領域内の障害物を監視する前方監視手段と、
前記所定前方領域に比して自車両の側方側に延在する所定前側方領域内の障害物を監視する前側方監視手段と、を備える車両用周辺監視装置であって、
交差点又は事故多発地点の座標を含む領域であって、該領域のうち自車両と前記座標との間に存在する領域が、自車両から見て前記座標よりも遠い領域に比して大きくなるように設定された所定警戒領域内を、自車両が走行しているか否かを判定する所定警戒領域走行判定手段を備え、
前記所定警戒領域走行判定手段により前記所定警戒領域内を自車両が走行していると判定された場合には、前記所定警戒領域走行判定手段により前記所定警戒領域内を自車両が走行していないと判定された場合に比して、前記前側方監視手段の出力を大きくし且つ又は前記前側方監視手段の感度を高くすることを特徴とする、
車両用周辺監視装置。
自車両の前側方に存在する障害物を監視する前側方監視手段と、
交差点又は事故多発地点の座標を含む領域であって、該領域のうち自車両と前記座標との間に存在する領域が、自車両から見て前記座標よりも遠い領域に比して大きくなるように設定された所定警戒領域内を、自車両が走行しているか否かを判定する所定警戒領域走行判定手段と、を備え、
前記所定警戒領域走行判定手段により前記所定警戒領域内を自車両が走行していると判定された場合には、前記所定警戒領域走行判定手段により前記所定警戒領域内を自車両が走行していないと判定された場合に比して、前記前側方監視手段の出力を大きくし且つ又は前記前側方監視手段の感度を高くすることを特徴とする、
車両用周辺監視装置。